2027届高三物理一轮复习课件：第九章　第48课时　实验十：观察电容器的充、放电现象(含解析)

这是一份2027届高三物理一轮复习课件：第九章　第48课时　实验十：观察电容器的充、放电现象(含解析)，共55页。PPT课件主要包含了第48课时，b→a，4×10-2，a→b，课时精练，对一对，电荷量，将电阻箱，阻值调最大值，答案见解析等内容，欢迎下载使用。
实验十：观察电容器的充、放电现象
1.理解电容器充、放电过程中，电路中的电流和电容器两端电压的变化规律。2.理解电容器的储能特性及其在电路中能量的转换规律。
　　　(2024·重庆卷·12)探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双掷开关S。
(1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测　 　　(填“电流”或“电压”)仪器。
(2)接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为　　　。
(3)根据测得的数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为　　　(填“充电”或“放电”)。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2 s时R0消耗的功率　　　W。
　　　(2025·四川绵阳市三模)某实验小组用电流传感器观察两个并联电容器的充、放电过程，设计的电路如图甲所示。器材有：学生电源(9 V，内阻可忽略)、2个相同的电容器(击穿电压15 V，电容3 000 μF)、灵敏电流计G(指针居中，内阻不计)、电流传感器(内阻不计)、电阻箱(0~9 999 Ω)、单刀双掷开关和导线若干。完成实验，并回答问题：
(1)正确连接电路后，电阻箱各个旋钮调到如图乙所示位置，单刀双掷开关S掷于1，一段时间后电容器充电完成，再将S掷于2，则①电阻箱接入电路的阻值为　　 Ω。
②流过电流传感器的电流方向为　 　 (选填“a→b”或“b→a”)。
③已知灵敏电流计电流从左端流入时指针向左偏转，观察到灵敏电流计G指针偏转情况是　 　 (填序号)。A.慢慢偏到左边并静止B.迅速偏到右边并静止C.慢慢偏到左边并迅速回到正中D.迅速偏到右边并慢慢回到正中
(2)电流传感器记录放电电流I随时间t的变化情况如图丙所示。图中图线与纵轴的交点坐标Im为　　 mA，图线与横轴所围的面积为　　　　　 C。
(3)若电容器充满电后，增大电阻箱的阻值，则放电时间　　 (选填“变长”“变短”或“不变”)。
(2024·海南卷·16)用如图(a)所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干。
(1)闭合开关S2，将S1接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3 V。在此过程中，电流表的示数　　　(填选项标号)。A.一直稳定在某一数值B.先增大，后逐渐减小为零C.先增大，后稳定在某一非零数值
(2)先后断开开关S2、S1，将电流表更换成电流传感器，再将S1接2，此时通过定值电阻R的电流方向_______(选填“a→b”或“b→a”)，通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I-t图像，如图(b)，t=2 s时I=1.10 mA，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出R=　 　kΩ(保留2位有效数字)。
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1.(2023·新课标卷·22)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。
(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的　　　　(填“正极”或“负极”)接触。
(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是　 　。(填正确答案标号) A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
(3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为　　　(填“R1”或“R2”)时的结果，曲线与横轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的　　　 　(填“电压”或“电荷量”)。
2.(2025·江苏省苏锡常镇四市二模)小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图甲所示的电路进行实验，观察电容器充电过程。实验仪器如下：电源(电压为4.5 V，内阻不计)；电容器(额定电压为16 V)；电流表(量程为0~500 μA，内阻500 Ω)；数字电压表(量程为0~10 V)；电阻箱(阻值0~9 999 Ω)。
(1)电路连接完毕后如图乙所示，为保证电表使用安全，在开关闭合前必须要完成的实验步骤是_______________________。
(2)将开关S闭合，观察到某时刻电流表示数如图丙所示，其读数为　　　　 μA。
(3)记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图丁所示，小明数出曲线下围成的格子数有225格，则电容C大小为　　　　 μF。
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大，考虑到此因素的影响，(3)问中电容的测量结果与真实值相比是　 　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)，请简要说明理由　　　　。
(5)开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系图像如图戊所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为　　 　　 Ω。
9 635(9 200~9 800均可)
3.(2024·广西卷·12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1=400.0 Ω，电阻R2=200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下：
(1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为________ s；
(2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　　mA(结果保留3位有效数字)；
(3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为______ V；
(4)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　　　 μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时电容器两极板间电压为　　　 V(结果保留2位有效数字)。
4.(2023·山东卷·14)电容储能已经在电动汽车，风、光发电，脉冲电源等方面得到广泛应用。某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下：电容器C(额定电压10 V，电容标识不清)；电源E(电动势12 V，内阻不计)；电阻箱R1(阻值0~99 999.9 Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值20 Ω，额定电流2 A)；电压表V(量程15 V，内阻很大)；
发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，导线若干。
回答以下问题：(1)按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向　　　(填“a”或“b”)端滑动。
(2)调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为　　　　 V(保留1位小数)。
(3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0 V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I-t图像，如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为___________C(结果保留2位有效数字)。
(4)本电路中所使用电容器的电容约为　　　 　 F(结果保留2位有效数字)。
(5)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管　 　(填“D1”或“D2”)闪光。
5.(2023·福建卷·13)某同学用图(a)所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有：电源、电压传感器、电解电容器C(4.7 μF，10 V)、定值电阻R(阻值2.0 kΩ)、开关S、导线若干。(1)电解电容器有正、负电极的区别。根据图(a)，将图(b)中的实物连线补充完整。
(2)设置电源，让电源输出图(c)所示的矩形波，该矩形波的频率为　　　 Hz。
(3)闭合开关S，一段时间后，通过电压传感器可观测到电容器两端的电压UC随时间周期性变化，结果如图(d)所示，A、B为实验图线上的两个点。在B点时，电容器处于　　　状态(填“充电”或“放电”)。在　　点时(填“A”或“B”)，通过电阻R的电流更大。
(4)保持矩形波的峰值电压不变，调节其频率，测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况，并在坐标纸上作出电容器上最大电压Um与频率f关系图像，如图(e)所示。当f=45 Hz时电容器所带电荷量的最大值Qm=　　　　　　 C(结果保留两位有效数字)。